參考消息網(wǎng)6月29日報道 美國《大眾機械》月刊網(wǎng)站6月24日刊登題為《你腳下1700英里處正在發(fā)生奇怪的事情；現(xiàn)在我們知道原因了》的文章，內(nèi)容編譯如下：

地球的深處是土壤層、通常嵌有化石的巖層、汩汩作響的巖漿，還有——請稍等。在你的“地心之旅”任務取得進一步進展之前，你必須突破堅固的巖石流。

幾十年來，位于上方巖漿層和下方外核液態(tài)巖石層之間的地球D層一直困擾著科學家們。這在一定程度上是因為，如果向下沖至2700公里(約1700英里)處，當?shù)卣鸩ㄓ龅紻層邊界驟然加速時，定會嚇你一跳。過去以為，造成這種現(xiàn)象的原因是：在下地幔中發(fā)現(xiàn)的鈣鈦礦在D層附近變成一種被稱為后鈣鈦礦的形式。但是，這仍不足以解釋這一現(xiàn)象。

地球科學家村上元彥希望探究可能是什么原因?qū)е铝吮环Q為D層間斷面的地震波異常加速的現(xiàn)象。由于長途跋涉到D層所處的核幔邊界顯然是不可能的，因此他帶領來自瑞士和日本的研究小組進行了實驗室測試和計算機模擬，以探明后鈣鈦礦與地震波異常加速之間的關聯(lián)。

后鈣鈦礦晶體各向異性意味著：從不同方向測量時，它們的物理性質(zhì)不同。它們有兩種不同類型的紋理——一種來自于轉(zhuǎn)化(從鈣鈦礦到后鈣鈦礦的相變)，另一種是變形的結果(當后鈣鈦礦晶體轉(zhuǎn)向同一方向時)。村上元彥及其團隊發(fā)現(xiàn)，造成這個現(xiàn)象的不僅僅是變形，實際上它是伴隨著變形發(fā)生的。

村上元彥最近發(fā)表在英國《通訊-地球與環(huán)境》雜志上的一篇研究論文說：“變形誘發(fā)的紋理是在晶體發(fā)生塑性變形時形成的，導致其取向沿特定方向排列。它主要是由位錯滑移或蠕變機制產(chǎn)生的。”

后鈣鈦礦晶體的排列方式?jīng)Q定了它們的硬度，而地震波穿過它們的速度取決于它們的硬度。鈣鈦礦這種材料可以由任何能夠排列成相同立方晶體結構的物質(zhì)制成。鈣鈦礦是一種鈣鈦氧化物礦物(鈦酸鈣)，而后鈣鈦礦是一種在極高壓力下形成的硅酸鎂。其晶體結構是正交的，這意味著立方體的直角具有不相等的軸。

要讓后鈣鈦礦晶體相互排列對齊，所有晶軸必須處于相同的位置。

村上元彥用鍺酸鎂制成類似后鈣鈦礦的晶體。像鈣鈦礦一樣，鍺酸鎂晶體在受到壓力時也容易發(fā)生變形，因此其行為方式可以反映地下1000多英里處正在發(fā)生的情況。這些晶體經(jīng)過激光加熱、壓縮和再加熱，合成為后鈣鈦礦。然后將它們暴露在高壓聲波中；聲波穿過這些晶體時就能測量到聲波的速度。

實驗證明，聲波在穿過排列整齊的后鈣鈦礦晶體時，速度會大幅提高。研究人員還發(fā)現(xiàn)，形成這種排列的原因(它決定著材料的硬度，因而決定著實驗室聲波和地球深處地震波的速度)是對流。隨著較熱的物質(zhì)上升，較冷的物質(zhì)就下沉，就像颶風對流風暴一樣。

村上元彥認為，地幔中物質(zhì)的對流(如地幔柱上升和板塊下沉)導致了D層的變形。這是第一次發(fā)現(xiàn)地球內(nèi)部運動的證據(jù)——即使是基于實驗室的證據(jù)。

他說：“雖然以前的理論研究表明，各向異性可以解釋觀測到的地震波速間斷面，但是我們的實驗結果是通過對高壓下原位測量后鈣鈦礦速度獲得的，代表了這一假說的實驗驗證，彌合了理論與觀察之間的差距。”（編譯/鄭國儀）